專利名稱：一種木材含水率檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于木材干燥系統(tǒng)中的木材含水率檢測裝置。
背景技術：
木材含水率是木材干燥基準選取的指標之一，也是木材在不同干燥階段干燥質(zhì)量 的評價標準，因此木材含水率的實時、在線自動檢測是木材干燥過程中的一個重要方面。目前國內(nèi)的含水率測量儀不能在線實時檢測。中科院廣州能源所發(fā)明的實用新 型專利“木材含水率測量裝置”通過接口電路連接到計算機，由計算機控制該測量裝置的動 作，上海木材工業(yè)研究所生產(chǎn)的木材測濕儀可以測量4個點，采用LED顯示，其測量范圍為 6-70%。中國專利98243249. 1公開了一種用于木材干燥設備系統(tǒng)中的木材含水率測量裝 置，其電路結構包括測量探針、對數(shù)放大器、去記憶電路和采用V/F變換措施，提高木材含 水率測量的分辨率和進度，但是沒有考慮在木材干燥過程中木材的含水率和窯內(nèi)溫度的影 響。實用新型專利ZL200820090978. 1公布了一種基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的木材含水率智 能檢測裝置，采用多個傳感器檢測窯內(nèi)的溫度、平衡含水率、木材含水率參數(shù)，經(jīng)過信號調(diào) 理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊把溫度、木材含水率的等效電信號作為數(shù)據(jù)融合模型輸入，最終融合 輸出木材含水率值。但仍然是采用上位機進行顯示。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型提供一種能夠準確得到木材干燥含水率， 并實時顯示干燥過程參數(shù)的木材含水率檢測裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的木材含水率檢測裝置，包括傳感器、木材電阻抗采 集模塊、控制器和顯示器，多個所述傳感器和木材電阻抗采集模塊分布于木材干燥系統(tǒng)的 干燥窯內(nèi)，分別用于采集干燥窯內(nèi)的溫度和濕度及木材的電阻抗數(shù)據(jù)；控制器用于接收所 有傳感器以及木材電阻抗采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理將其發(fā)送至顯示器；顯 示器用于實時顯示木材干燥過程中木材含水率、干燥窯內(nèi)的溫度和濕度。進一步，所述傳感器包括溫度傳感器和濕度傳感器，分別采集干燥窯內(nèi)溫度和濕 度數(shù)據(jù)，或者所述傳感器為集成溫度和濕度采集功能的傳感器。進一步，所述控制器和木材電阻抗采集模塊之間通過RS485現(xiàn)場總線網(wǎng)絡連接通進一步，所述顯示器為觸摸式液晶顯示屏，所述控制器通過RS232串口與觸摸式 液晶顯示屏連接通信。進一步，所述控制器包括微處理芯片、信號調(diào)理電路、系統(tǒng)保護電路、外擴flash、 RS232及RS485通信電路。進一步，所述木材電阻抗采集模塊包括探針、運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、分段增益 控制電路、單片機、高速光電隔離電路和RS485通訊接口，所述探針的一個接口連到IOV電 壓源芯片的輸出端，另一接口接運算放大器的輸入端，通過探針將木材含水率轉(zhuǎn)化為電流
3信號送至運算放大器；該運算放大器輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，對運算放大器傳 輸來的信號進行采樣和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結果送到單片機；單片機根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量判斷量 程是否超限，進而通過控制分段增益控制電路，實現(xiàn)增益量程的選擇；單片機同時對數(shù)字量 進行計算得到被測木材含水率，通過RS485通訊接口傳輸給所述控制器的微處理芯片。進一步，所述木材電阻抗采集模塊上的探針個數(shù)為多個。進一步，所述單片機采用Atmegaie單片機；所述運算放大器電路采用單片電路靜 電計型運算放大器芯片；所述AD轉(zhuǎn)換電路的AD轉(zhuǎn)換芯片采用4通道16位A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADS7825 ；所述光電隔離電路采用高速光耦芯片HCPL2530 ；RS485通訊接口電路采用半雙工 低功耗收發(fā)器MAX483。本實用新型的木材含水率檢測裝置，將溫度、濕度傳感器及電阻抗采集模塊分布 在整個干燥窯內(nèi)。在一個干燥窯中最多掛接32個電阻抗采集模塊構成聯(lián)網(wǎng)分布式系統(tǒng)。每 個電阻抗模塊具有四個探針，所有電阻抗模塊的探針可以根據(jù)窯的大小及實際情況均勻分 布在窯內(nèi)，從而提高干燥的精度和質(zhì)量。電阻抗采集模塊和主控制器之間采用RS485總線 式網(wǎng)絡拓撲結構通信，實現(xiàn)木材電阻抗實時數(shù)值的采集；主控制器通過RS232串口與觸摸 式液晶屏通信，并根據(jù)采集到的窯內(nèi)的溫度、濕度及木材的電阻抗數(shù)值分析計算得到木材 對應的木材平衡含水率，觸摸式液晶顯示屏作為人機交互界面，實時顯示木材干燥過程中 木材含水率、窯內(nèi)的溫度、濕度等狀態(tài)，實現(xiàn)整個監(jiān)控系統(tǒng)的可視化，極大的方便用戶及時 了解掌握木材干燥過程的狀況。

圖1為本實用新型的木材含水率檢測裝置的結構示意圖；圖2為木材含水率檢測裝置中控制器的電路結構框圖；圖3為木材含水率檢測裝置中木材電阻抗采集模塊原理框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的木材含水率檢測裝置，包括溫度傳感器、濕度傳感器、 木材電阻抗采集模塊、控制器和液晶觸摸屏，多個溫度傳感器、濕度傳感器和木材電阻抗采 集模塊分布于木材干燥系統(tǒng)的干燥窯內(nèi)，分別用于采集干燥窯內(nèi)的溫度和濕度及木材的電 阻抗數(shù)據(jù)；控制器用于接收所有傳感器以及木材電阻抗采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進 行處理，通過液晶觸摸屏實時顯示木材干燥過程中木材含水率、干燥窯內(nèi)的溫度和濕度。如圖2所示，控制器采用Atmegal280作為微處理芯片，結合外圍電路實現(xiàn)模擬量 的采集、存儲與精確控制、木材電阻抗信號的實時采集與分析及系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控， 并通過和觸摸屏的通訊實現(xiàn)系統(tǒng)溫濕度、濕球溫度、平衡含水率、木材含水率的實時數(shù)據(jù)和 歷史曲線的顯示。外圍電路包括模擬量輸入的信號調(diào)理電路、系統(tǒng)保護、外擴flaSh、RS232 及RS485通信電路。其中信號調(diào)理電路用于將各個溫度傳感器和濕度傳感器采集的信號處 理為控制器可以識別處理的信號；當監(jiān)測到干燥窯內(nèi)的溫、濕度異常時，系統(tǒng)保護電路切斷 干燥窯電源，保障木材含水率檢測的順利進行?？刂破骱鸵壕в|摸屏之間通過RS232串口 相接，控制器和木材電阻抗采集模塊之間通過RS485接口相接。如圖3所示，木材電阻抗采集模塊，包括四個探針、運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、分段增益控制電路、單片機、高速光電隔離電路和RS485通訊接口，其中，探針的一個接口連 到IOV高精準電壓源芯片AD581的輸出端，另一接口接運算放大器的輸入端，通過測量探針 將木材含水率轉(zhuǎn)化為電流信號送至運算放大器；輸入電流信號決定于反映被測木材含水率 的電阻率，由于木材含水率在8% -18%時其電阻率在G歐，其輸入電流達到pA的數(shù)量級， 而AD549是具有極低輸入偏置電流的單片電路靜電計型運算放大器，適用于輸入電流極小 和極低偏置電壓的場所，尤其適合于作為各種各樣的前置電流輸出傳感器，因此該運算放 大電路的放大器采用AD549。運算放大器的輸出端接到AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端；AD轉(zhuǎn)換電路 的AD轉(zhuǎn)換芯片采用4通道16位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS7825，在25us內(nèi)可對四路信號進行采樣 和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結果送到單片機；單片機由ATmegaie及其外圍電路組成，單片機根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換 的數(shù)字量判斷量程是否超限，進而通過控制分段增益控制電路中的繼電器的吸合，從而實 現(xiàn)增益量程的選擇；單片機同時對數(shù)字量進行計算進而得到被測木材含水率，并以串口通 信的方式把數(shù)據(jù)經(jīng)過光電隔離電路通過RS485通訊接口傳送至控制器的微處理芯片，光電 隔離電路采用高速光耦芯片HCPL2530實現(xiàn)RS485總線和單片機之間的隔離和信號的高速 單向傳輸，同時抗干擾能力強，RS485通訊接口電路采用半雙工低功耗收發(fā)器MAX483，抗噪 聲效果好；電源電路提供各部分電路所需的工作電源。每個木材阻抗采集模塊可以檢測四 點，對于木材阻抗的測量量程采用分段增益的方法，量程的選擇通過Atmegaie單片機控制 分段增益控制電路實現(xiàn)。利用檢測模塊的RS485通訊接口，通過RS485現(xiàn)場總線將各個檢 測點的檢測數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)街骺刂破?。其中，木材電抗采集模塊上探針的個數(shù)可以根據(jù)實 際需要進行選取。 需要指出的是根據(jù)本實用新型的具體實施方式
所做出的任何變形，均不脫離本實 用新型的精神以及權利要求記載的范圍。
權利要求一種木材含水率檢測裝置，其特征在于，包括傳感器、木材電阻抗采集模塊、控制器和顯示器，多個所述傳感器和木材電阻抗采集模塊分布于木材干燥系統(tǒng)的干燥窯內(nèi)，分別用于采集干燥窯內(nèi)的溫度和濕度及木材的電阻抗數(shù)據(jù)；控制器用于接收所有傳感器以及木材電阻抗采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理將其發(fā)送至顯示器；顯示器用于實時顯示木材干燥過程中木材含水率、干燥窯內(nèi)的溫度和濕度。
2.如權利要求1所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述傳感器包括溫度傳感 器和濕度傳感器，分別采集干燥窯內(nèi)溫度和濕度數(shù)據(jù)，或者所述傳感器為集成溫度和濕度 采集功能的傳感器。
3.如權利要求1所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述控制器和木材電阻抗 采集模塊之間通過RS485現(xiàn)場總線網(wǎng)絡連接通信。
4.如權利要求1所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述顯示器為觸摸式液晶 顯示屏，所述控制器通過RS232串口與觸摸式液晶顯示屏連接通信。
5.如權利要求1-4任一所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述控制器包括微 處理芯片、信號調(diào)理電路、系統(tǒng)保護電路、外擴flash、RS232及RS485通信電路。
6.如權利要求5所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述木材電阻抗采集模塊 包括探針、運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換電路、分段增益控制電路、單片機、高速光電隔離電路和 RS485通訊接口，所述探針的一個接口連到IOV電壓源芯片的輸出端，另一接口接運算放 大器的輸入端，通過探針將木材含水率轉(zhuǎn)化為電流信號送至運算放大器；該運算放大器輸 出端與AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，對運算放大器傳輸來的信號進行采樣和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結果 送到單片機；單片機根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量判斷量程是否超限，進而通過控制分段增益控 制電路，實現(xiàn)增益量程的選擇；單片機同時對數(shù)字量進行計算得到被測木材含水率，通過 RS485通訊接口傳輸給所述控制器的微處理芯片。
7.如權利要求6所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述木材電阻抗采集模塊 上的探針個數(shù)為多個。
8.如權利要求7所述的木材含水率檢測裝置，其特征在于，所述單片機采用Atmegaie 單片機；所述運算放大器電路采用單片電路靜電計型運算放大器芯片；所述AD轉(zhuǎn)換電路的 AD轉(zhuǎn)換芯片采用4通道16位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS7825 ；所述光電隔離電路采用高速光耦芯片 HCPL2530 ；RS485通訊接口電路采用半雙工低功耗收發(fā)器MAX483。
專利摘要本實用新型公開了一種木材含水率檢測裝置，包括傳感器、木材電阻抗采集模塊、控制器和顯示器，多個所述傳感器和木材電阻抗采集模塊分布于木材干燥系統(tǒng)的干燥窯內(nèi)，分別用于采集干燥窯內(nèi)的溫度和濕度及木材的電阻抗數(shù)據(jù)；控制器用于接收所有傳感器以及木材電阻抗采集模塊采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理將其發(fā)送至顯示器；顯示器用于實時顯示木材干燥過程中木材含水率、干燥窯內(nèi)的溫度和濕度。本實用新型采用分布式數(shù)據(jù)采集的方法，將溫度、濕度傳感器及電阻抗采集模塊分布在整個干燥窯內(nèi)，通過多點采集干燥窯中的溫度、濕度、及木材電阻抗等電信號，結合木材樹種及在不同溫度下木材電阻抗對應的含水率關系，進而得到準確的木材干燥含水率。
文檔編號G01N27/12GK201749100SQ20102027382
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權日2010年7月28日
發(fā)明者侯曉鵬, 周玉成, 安源, 張星梅, 王艷偉, 苗虎, 閆承琳 申請人:周玉成